Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать магнитный выключатель

Как подключить магнитный пускатель. Схема подключения.

02 Мар 2014г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем разбираться с магнитным пускателем. В первой части статьи мы с Вами познакомились с устройством, назначением и работой магнитного пускателя, а сегодня рассмотрим его электрическую схему подключения.

Но прежде чем собирать схему, давайте сделаем небольшое отступление и познакомимся с одним важным элементом схемы управления работой магнитного пускателя – кнопка.

Как Вы уже догадались кнопками «Пуск», «Стоп», «Вперед», «Назад» осуществляется дистанционное управление магнитным пускателем, а значит и нагрузкой, которую он коммутирует. Управляющие кнопки выпускают двух видов: с размыкающим и замыкающим контактом.

Электродинамический расчет магнитного выключателя

Вы когда-нибудь подключали слишком много устройств в электрическую сеть? Если да, то это могло привести к перегрузке и повреждению некоторых её компонентов. Во избежание такой ситуации, во многих домах используются автоматические выключатели. Они размыкают цепь при достижении критического тока. Есть также другие типы автоматических выключателей, которые предотвращают ситуации с перенапряжением, например, в городских линиях электропередач. В данной заметке мы расскажем об использовании моделирования для исследования одного из видов промышленных автоматических выключателей, рассчитанных на интенсивную работу. Речь пойдет о магнитном силовом выключателе.

Автоматические выключатели повышают безопасность электрических систем

В жилых домах мощность обычно распределяется между потребителями, подключёнными к общему щитку. Если слишком много устройств подключено к одной электросети, может возникнуть перегрузка. Другие аварийные режимы, например протекание сверхтоков, также могут серьёзно повредить важные дорогостоящие части системы, приводя и необходимости их ремонта и создавая опасность пожара.

Автоматические выключатели (АВ) и предохранители помогают предотвратить такие ситуации. Давайте подробнее остановимся на АВ. При возникновении аварийного режима они срабатывают и отключают ток, перемещая якорь (подвижную часть магнитопровода). В отличие от предохранителей, автоматические выключатели не нужно заменять после каждого срабатывания, их достаточно просто вернуть в исходное состояние (сделать reset). Это обстоятельство является весомым преимуществом при выборе АВ.


Панель автоматического выключателя.

Автоматические выключатели можно классифицировать по следующим критериям:

  • Тип конструкции
  • Номинальное напряжение
  • Структура
  • Типы размыкания цепей

До этого момента мы говорили только о выключателях, которые находят бытовое применение. Однако выключатели различных конструкций защищают электрические контуры с гораздо большими токами, чем в жилых домах. Они используются, к примеру, в линиях электропередач, на заводах и фабриках. В данной заметке мы проведем анализ одного из таких типов промышленных АВ: магнитного силового выключателя. В данном электромеханическом устройстве якорь перемещается под действием магнитного поля, создаваемого протекающим в катушке током. При выключении тока переключатель становится в исходное положение.

Высокоточное моделирование магнитного силового выключателя с использованием функционала модуля AC/DC

Основные задачи рассматриваемой учебной модели магнитного силового выключателя заключаются в:

  1. Демонстрации техники моделирования устрйоств такого типа
  2. Изучении принципов работы и рабочих характеристик автоматического выключателя

Геометрию модели можно создать, используя встроенные в программное обеспечение COMSOL Multiphysics® CAD-инструменты. Также можно использовать готовые параметризованные CAD-заготовки (Geometry Parts) для более гибкой и удобной отрисовки. В следствие симметрии модели можно использовать только 1/4 её часть. Для расчёта электромагнитных полей необходимо добавить воздушную область вокруг самого устройства.


Геометрия магнитного силового выключателя.

Геометрия состоит из двух Ш-образных (E-shaped) магнитопроводов, которые разделены воздушным зазором. Нижняя часть (сердечник) неподвижна, а подвижная верхняя (якорь или плунжер) удерживается в начальном положении преднапряженной (возвратной) пружиной. При протекании тока по медной катушке, которая намотана на центральный стержень сердечника, на якорь действует электромагнитная сила притяжения. Для расчета этой силы в модели можно воспользоваться узлом Force Calculation (Расчет силы). Затем рассчитанную величину можно использовать в обыкновенном дифференциальном уравнении (ОДУ) для описания динамики якоря на основе ньютоновской механики.

Читать еще:  Дифференциальный автоматический выключатель предназначен для защиты

В конечном счёте сила достигает порогового значения и якорь притягивается к сердечнику. Время срабатывания зависит от жёсткости пружины. В данной модели помимо жесткости, также учитываются и задаются ограничения, которые позволяют эффективно описать удержание якоря в положении равновесия.

Для моделирования динамики изменения зазора можно использовать физические интерфейсы Magnetic Fields (Магнитные поля) и Moving Mesh (Подвижная сетка). С помощью такой комбинации можно рассчитать магнитные поля в изменяющейся со временем геометрии.

Анимация движения якоря в магнитном силовом выключателе.

В модели можно рассчитывать движение и время срабатывания с учётом магнитных сил и индуцированных токов.

Давайте, как раз перейдем к рассмотрению результатов расчета динамики движения магнитного силового выключателя, который представляется абсолютно твердым (rigid) телом.

Расчёт динамики магнитного силового выключателя во временной области

Основное исследование в модели — это нестационарный расчет во временной области от t = 0 с до t = 1 с, при этом его можно можно разбить на несколько диапазонов. Ток увеличивается в первые 45 мс. В течении этого времени якорь не двигается с места, так как электромагнитная сила притяжения меньше, чем возвратная сила пружины. В диапазоне времени 45 — 85 мс электромагнитная сила становится больше, и якорь начинает движение вниз к сердечнику.

Во время движения ток начинает уменьшаться в следствие изменения индуктивности. Когда якорь притягивается к сердечнику, а зазор замыкается, индуктивность минимальна. Далее, так как контакт между сердечником и якорем создаёт новую стационарную RL-цепь, ток начинает снова возрастать. Крутизна этого роста зависит от ещё одного характерного времени.

Распределение нормы магнитной индукции при открытом воздушном зазоре t = 0.05 с (слева) и закрытом зазоре t = 0.1 с (справа). Индуцированные вихревые токи, которые мы видим на изображении, экранируют внутреннюю часть сердечника от магнитного поля. Для качественного разрешения скин-эффекта (в частности на визуализации) рекомендуется использовать подгранслойную сетку с характерным размером, соответствующим толщине поверхностного скин-слоя.

Результаты расчета показывают изменение плотности тока и магнитной индукции с течением времени. Как показано ниже, пружина максимально сжимается при t = 0.1 с (снизу слева). Обратите внимание, что индуцированные токи в сердечнике при t = 0.5 с (справа снизу) затухают задолго до окончания расчёта.


Графики плотности тока (поверхностный график) и магнитной индукции (линии тока) в модели магнитного силового выключателя. Анализировались случаи, когда пружина находится в преднапряженном состоянии (сверху слева), когда она начинается сжиматься (сверху справа), когда она достигает максимального сжатия (снизу слева), и когда она полностью сжата, а индуцированные токи в сердечнике достигают минимального значения (справа снизу).

Также можно рассчитать потери в сердечнике, вызванные индуцированными токами. Это полезно при исследовании потенциального нагрева устройства, что является важным аспектом при проектировании АВ.

Читать еще:  Расчет выключателя по амперажу


Потери в сердечнике, вызванные индуцированными токами, при t = 50, 100, and 200 мс.

Для наглядного изучения работы АВ в динамике удобно использовать следующие одномерные графики. Посмотрим на начальный диапазон до начала движения якоря. В это время пружина не сжата, а зазор остаётся неизменным (показан на графике зелёной линией). Мы видим, что нормированный ток (синяя линия) практически совпадает с откликом идеальной системы (красная линия).


Графики зависимостей нормированного тока, величины зазора и идеального отклика системы от времени.

Расширим диапазон и посмотрим на динамику системы во время движения якоря. На графике ниже изображена механическая мощность (красная линия), которая отлична от нуля только во время движения якоря. Когда зазор становится равным нулю, механическая мощность снова становится равной нулю.


Графики зависимостей механической мощности, величины зазора и нормированного тока от времени.

Давайте теперь проанализируем потери на индукционные токи в сердечнике (красная линия на графике ниже) в течении всего расчетного времени. Эти потери довольно велики при движении якоря. Этот фактор очень важен при проектировании устройства в зависимости от предполагаемых рабочих характеристик. Когда якорь прекращает движение, нормированный ток снова начинает увеличиваться. Это ожидаемо для нелинейной RL-цепи.


Графики зависимостей потерь на вихревые токи, величины зазора и нормированного тока от времени.

Моделирование может быть полезным инструментом при изучении автоматических выключателей, таких как магнитный силовой выключатель. Используя данную модель в качестве референса, вы можете начать проектировать магнитные силовые выключатели. Скачайте учебную модель для самостоятельно ознакомления.

Способ №1. Двухклавишный переключатель

Данный метод позволяет получить проходные выключатели из обычных двухклавишных моделей. Это особенно удобно, если вы не хотите тратить время на сложные изменения их конструкции или у вас нет соответствующего инструмента.

Рис. 2. Двухклавишная модель проходного выключателя

Для реализации этой модели проходного выключателя вам потребуется два двухклавишных устройства, соединительные провода и источник освещения.

Собрав все необходимое, выполните такую последовательность действий:

  1. Отключите напряжение на щитке при помощи автоматического выключателя – это предотвратит поражение электротоком при монтажных работах. Будет надежнее, если одновременно вы отключите и нулевой и фазный проводник для соответствующего светильника.
  2. Подключите первый из двухклавишных переключателей к фазному проводу трехжильного кабеля. Для этого отпустите клемму на выключателе и заведите туда жилу. Зажимается жила до получения надежного контакта с минимальным сопротивлением электрическому току.
  3. К каждому из выходных контактов также подключите по проводу. Далее проведите их к выходным контактам второго двухклавишного выключателя.
  4. От вводной клеммы второго коммутатора отведите провод к прибору освещения.

Если система освещения проводится в рамках капитального ремонта и замены всех светильников и приборов в доме, то для разводки электропитания штробятся стены. В противном случае можно обойтись наружной прокладкой в кабельном канале. В случае большой протяженности между точками переключения, проводку лучше выполнять трехжильным кабелем. Так как для промежуточного соединения проводов оптимально расходуется три провода.

Следует отметить, что вышеизложенный метод работает при одновременном переключении сразу двух клавиш, поэтому каждый раз вам нужно оперировать сразу двумя кнопками, переводя их в противоположные положения.

В противном случае логика схемы нарушиться и в следующий раз вам попросту не удастся отключить лампочку. Поэтому если другие домочадцы могут халатно относиться к подобным переключениям, лучше переделать конструкцию устройства на одноклавишный вариант.

Читать еще:  Дверные выключатели ваз 2110

Как сделать магнит своими руками

В основе действия всех левитаторов лежит магнитное основание. При желании можно сделать магнит в домашних условиях. Например, чтобы превратить обычную отвертку в магнитную. Понадобятся: батарейка 5 или 12 вольт, медная проволока, изолента, отвертка.

  1. Берем отвертку и наматываем на нее от 280 до 350 витков очень плотно друг к другу.
  2. Поверх проволоки наматываем изоленту, также тщательно.
  3. Подключаем один конец проволоки к плюсу батарейки, другой к минусу и оцениваем магнитный эффект.

Как изготовить более мощный магнит?

Как своими руками сделать электромагнит с более мощными магнетическими свойствами? На силу магнетизма влияет несколько факторов, и самым главным из них является мощность электрического тока батареи, которую мы используем. Например, изготовив электромагнит из квадратной батарейки на 4,5 вольт, силу его магнитных свойств увеличим втрое. 9-вольтовая крона даст еще более мощный эффект.

Но не стоит забывать, что, чем сильнее электрический ток, тем больше потребуется витков, поскольку сопротивление при малом количестве витков будет слишком сильным, что приведет к сильному нагреву проводников. При сильном их нагреве изоляционный лак может начать плавиться, витки начнут коротить друг на друга или на стальной сердечник. И то, и другое рано или поздно приведет к короткому замыканию.

Также сила магнетизма зависит от количества витков вокруг сердечника магнита. Чем их будет больше, тем сильнее будет поле индукции, и тем сильнее будет магнит.

Установка электромагнитного замка

Для этого вам необходимо правильно выставить переключатель-перемычку. Установка электромагнитного замка В зависимости от модели запирающего устройства существуют сдвиговые и удерживающие замки. Это делается через контроллер. Электромагнитные замки способны создавать усилие в кг.

Монтаж и подключение их несложные — тем более, что к изделиям приличных марок всегда прилагается инструкция.

Они позволят продлить срок службы механизма и уменьшат износ элементов устройства.

Питание большинства электромагнитных замков идет сетью 12 вольт.

Установка дополнительного оборудования На следующем этапе внутри помещения монтируются: контроллер;.

Главное что при подключении к кодовой панели всегда нужно устанавливать шунтирующий диод.

Затем проводится привязка подключение электромеханического замка к ключам абонентов.
Схема подключения контроллера Z-5R

Как выбрать компанию, которая скопирует ключ?

Рекламу предприятий, занимающихся копией магнитных ключей можно встретить на каждом углу. Но далеко не всегда копии работают исправно. Чтобы не стоять на морозе по несколько минут в попытке открыть дверь в подъезд, ответственно отнеситесь к выбору мастера.

Обратите внимание на:

  • качество заготовок — у нормальных предприятий они выставлены на витрине. Хлипкий пластик должен насторожить. Если экономят копейки даже на такой мелочи, ожидайте соответствующий результат;
  • технологии — профессиональная компания располагает дубликаторами для разных стандартов. Вас не будут расспрашивать, как выглядит переговорное устройство. Считыватель покажет всю информацию сам и скопирует необходимые данные;
  • время, которое нужно для изготовления копии — на хорошем предприятии вы получите дубликат за 10-15 минут, сделают его у вас на глазах.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector